卵形螺纹配合组件的车削加工工艺 数控毕业论文.doc

编号 毕 业 论 文 题 目 卵形螺纹配合组件的车削加工工艺 学生姓名 学 号 系 部 机电工程系 专 业 数控技术 班 级 指导教师 顾问教师 二一一年十月 摘要 i 摘 要 随着科技的不断发展,数控技术在企业中发挥越来越重要的作用.数控加 工制造技术正逐渐得到广泛的应用,对零件进行编程加工之前,工艺分析具有 非常重要的作用. 本设计通过对典型的数控车床组件类零件工艺特点,数控加工工艺分析, 给出对于一般零件数控加工工艺分析的方法,设计合理的加工工艺过程,充分 发挥数控加工的优质,高效,低成本的特点.设计说明书以典型的数控车床组 件类零件为例,根据被加工工件的材料,轮廓形状,加工精度等选用合适的机 床,制定加工方案,确定零件的加工顺序,各工序所用刀具,夹具和切削用量等,编 写加工零件程序.按照说明书要求加工出零件,并对零件自检数据进行分析, 说明在加工过程中应注意的事项.对于提高制造质量,实际生产具有一定的指 导意义. 关键词: 数控零件; 工艺设计; 刀具; 加工程序 目录 ii 目 录 摘 要 i 目 录 ii 第一章 绪论 .1 1.1 课题背景 1 1.2 数控机床的组成 1 1.3 数控车床的工作原理 2 1.4 数控车床加工的内容 3 1.5 数控车床的发展趋势 .4 第二章 数控车削加工工艺 .5 2.1 数控加工工艺的产生 5 2.2 零件图的工艺分析 5 2.4 数控加工工艺的内容 6 2.5 数控加工工艺的特点 .8 第三章 卵形螺纹配合零件加工工艺分析 .9 3.1 零件的结构特点 .9 3.2 零件右图的工艺分析 .9 3.2.1 切削量的选择 10 3.2.2 刀具的选择 11 3.2.3 进给路线 .11 3.2.4 卵形组合件右件的加工工艺卡 12 3.3 零件右图的工艺分析 .13 3.3.1 对零件图进行分析 .13 3.3.2 工序的设计 .14 3.3.3 工艺装备的选择 .14 第四章 程序编制与操作 .18 4.1 编程技巧 18 4.2 数控加工零件的安装与夹具 18 4.3 夹紧与安装 19 4.4 编程操作 19 4.5 操作前注意事项 30 4.6 首件试切中现场问题处理 31 4.7 问题分析 31 4.8 常用的故障解决方案 32 第五章 总结与展望 .34 5.1 总结 34 5.2 展望 35 致 谢 .36 参考文献 .37 目录 ii 附录 1：卵形螺纹组件左件 38 附录二：卵形螺纹组件右件 .39 附录三：卵形螺纹组件 .40 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 课题背景 机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程,随着科 学技术和社会的不断发展,机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品结构越来 越合理，其性能精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产 向多品种小批量生产转化，因此，对机械产品的加工相应的提出了三高(高性能,高 精度和高自动化)的要求。 在机械产品中,单件和小批量产品占到 70%80%.由于这类产品的生产批量 小,品种多,一般都采用通用机床加工.当产品改型时,加工所用的机床与工艺设 备均需作相应的交换和调整,而且通用机床的自动化不高,基本上由人操作,难于 提高生产效率和保证产品质量.要实现这类产品生产的自动化成为机械制造业中 长期未能解决的难题. 进入 20 世纪 90 年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控 技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就，使其朝着高速化、 高精化、复合化、智能化、 高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工 技术向 cims（ 计算机集成制造系统）方向发展。 数控机床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优 点，在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来，数控机床的加工有以下几 方面的优点：适应性强精度高，质量稳定生产效率高能实现复杂的运 动良好的经济效益。 数控加工工艺的内容包括了机械加工工艺和数控加工程序编制的基本知识 和基本理论、典型零件加工工艺分析的方法。数控加工工艺的研究宗旨是如何 科学的最优的设计加工工艺，充分发挥数控机床的特点，实现数控加工中的优 质、高产和低耗。学会选择机床、刀具、夹具及零件的表面的加工方法，掌握 数控加工工艺的设计方法以及分析解决生产中的工艺问题。 1.2 数控机床的组成 主要是由计算机数控系统和车床本体两大构成部分组成，其中计算机数控 系统是由输入/输出设备、计算机数控装置(cnc 装置)、可编程控制器、数控车 床主轴驱动系统和进给伺服驱动系统等组成的一个整体系统。如下图所示： 淮安信息职业技术学院 4 机床 i/o 电路和装置 机床 主运动机构 进给传动机 构 辅助控制机 构 主轴伺服单元 主轴驱动装置plc操作面板 计 算 机 控 制 装 置 输入输 出设备 进给伺服单元 进给驱动装置 测量装置 图 1-1 数控车床的组成 a、输入装置的功用：将程序载体内有关加工的信息读入数控装置。根据程 序载体的不同输入装置还可以是录音机或软盘驱动器等。 b、计算机数控装置：他根据输入的数据，完成数值计算、逻辑判断、输入 输出控制等。 c、伺服系统的功用：它接受数控装置发来的各种动作命令，驱动数控车床 传动系统的运动。 d、测量装置的功用：对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检 测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置 又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少 量的高档数控车床上配用。 e、机床本体的功用：是为了使数控技术的要求和充分发挥数控车床的效能。 1.3 数控车床的工作原理 数控车床的工作原理图如图 1-2 所示： 淮安信息职业技术学院 4 处理 格式 输入 加工 驱动 命令 送 进 图 1-2 数控车床的工作原理图 1.4 数控车床加工的内容 数控加工工艺是以数控加工机床加工中的工艺为研究对象的一门加工技术。 它以机械制造业中的工艺的基本理论知识为基准，结合数控机床的特点，综合 运用了多方面的知识解决面临数控加工中的工艺问题。数控加工工艺的内容包 括了机械加工工艺和数控加工程序编制的基本知识和基本理论、典型零件加工 工艺分析的方法。数控加工工艺的研究宗旨是如何科学的最优的设计加工工艺， 充分发挥数控机床的特点，实现数控加工中的优质、高产和低耗。 数控加工工艺是数控技术应用专业和机电类专业的主要专业课之一。应要 基本掌握数控加工工艺的基本知识和基本理论，学会选择机床、刀具、夹具及 零件的表面的加工方法，掌握数控加工工艺的设计方法以及分析解决生产中的 工艺问题。 数控车床加工具有传动链短、刚性高、轻拖动的特点。且其自动化程度高、 加工的零件精度高、质量稳定、生产效率高。 数控车床可以车中心孔、钻孔、车端面、车外圆、车螺纹、攻螺纹、割槽 和切断、车成型面等。适合数控车床加工的内容有： a、多品种中小批量零件 零 件 处 理 程 序 设 计 程 序 编 制 指令信息 输入装置 数 控 装 置 伺 服 系 统 车 床 主 体 制 成 零 件 淮安信息职业技术学院 4 b、表面精度要求搞的零件 c、表面粗糙度值小的零件 d、轮廓形状复杂的零件 1.5 数控车床的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工 业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生 的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用， 因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技 术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面14 。 a、高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效 率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先 端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将 其确定为 21 世纪的中心研究方向之一。 在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高 到 5m，精密级加工中心则从 35m，提高到 11.5m，并且超精密加工精 度已开始进入纳米级(0.01m)。 b、轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削， 不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1 台 5 轴联动机床的效率可 以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣 削淬硬钢零件时，5 轴联动加工可比 3 轴联动加工发挥更高的效益。但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比 3 轴联动数控机床高出数 倍，加之编程技术难度较大，制约了 5 轴联动机床的发展。 c、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控 系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的 自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化， 如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等； 简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面 等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 d、重视新技术标准、规范的建立 开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和 日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范 (omac、osaca、osec)的研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几 淮安信息职业技术学院 4 乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。 我国在 2000 年也开始进行中国的 onc 数控系统的规范框架的研究和制定。 第一章 绪论 6 第二章 数控车削加工工艺 2.1 数控加工工艺的产生 数控加工工艺是伴随着数控机床的产生，不断发展和逐步完善起来的一门 应用技术。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生，不断发展和逐步完善起来 的一门应用技术，研究的对象是数控设备完成数控加工全过程相关的技术，最 直接的研究对象是与数控设备息息相关的数控装置、控制系统、数控程序及编 制方法。 2.2 零件图的工艺分析 零件图的工艺分析,是指对所设计的零件在满足使用要求的前提下制造可行 性和经济性进行分析。他包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削 加工工艺性能分析等。当制定机械加工规程时，主要进行零件切削加工工艺性 能分析。根据零件(如下图 2-1)的结构、形状、精度以及加工的难易程度等条件 来选择数控设备的型号，由于该零件由平面、凹槽、圆弧等组成。根据减少定 位、装夹和多次换刀带来. 结合我院实际情况采用数控车床进行加工，便可达 到零件的各项精度。 淮安信息职业技术学院 4 。图 2-1 卵形螺纹装配零件图 2.4 数控加工工艺的内容 a.对零件图纸进行数控车削加工工艺分析； 图 2-2 零件组装图 由于零件是螺纹组装类的零件,加工前应选择合理的加工顺序.零件总长为 136mm 装配左零件长 86mm，从左往右为半径为 30mm 的椭圆。直径为 36mm 的柱 面，42mm 的柱面，48mm 的柱面，梯形槽，直径 34mm 的柱面，椭圆面。带螺纹 的内孔。装配右件总长为 50mm,左边为螺纹，右边是椭圆型。 b.工具、夹具的选择和调整设计； 分析零件图可知：直径 48mm 的圆柱端面和直径 34mm 的粗糙度为 3.2。其余 表面粗糙度为 6.3。毛坯材料为 45 号钢，强度，硬度，塑性等力学性能好，切 削性能，热处理性能等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。毛坯 下料为 50mmx100mm. 淮安信息职业技术学院 4 c.工序、工步的设计； 确定零件加工顺序应该按照按照基面先行、先主后次、先粗后精、先面后 孔的加工原则，并在一次装夹中应尽可能加工出较多的工件表面。根据图所示 先将毛坯进行安装，现加工零件右侧，在加工左侧。确定加工路线，要考虑工 件的加工余量和机床，刀具的刚度等情况。确定是一次走刀，还是多次走刀完 成加工。 d.加工轨迹的计算和优化； 车螺纹时主轴的转速 在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距 p（或导程）大小、驱动 电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数 控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时 的主轴转速 n(r/min)为： n （1200/p）k 式中 p被加工螺纹螺距，单位为； k保险系数，一般取为 80。 此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量 范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低， 尤其应注意此时的切削用量选择。 进给速度 f 是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度 和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度 和进给系统的性能限制。在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量，以 克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。确 定进给速度的原则： 当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给 速度。一般在 100-200mm/min 范围内选取。 切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在 20-50mm/min 范围内选取。 当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在 20- 50mm/min 范围内选取。 刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定 的最高进给速度。 e.数控车削加工程序的编写、校验与修改； 1.对刀后，装夹好工件毛坯。 2.主轴转动，手轮基准刀平工件右端面。 3.z 轴不动，沿 x 轴释放刀具至 c 点，输入 g50zo，电脑记忆改点。 淮安信息职业技术学院 4 4.程序录入方式，输入 g01w-8 f50，将工件车削出一台阶。 5.x 轴不动，沿 z 轴释放刀具至 c 点，停车测量车削出的工件台阶直径 y， 输入 g50xy，电脑记忆改点。 程序录入方式下，输入 gooxy，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入 g50xy，电脑记忆改点。 f.首件试加工与现场问题的处理； g.编制数控加工工艺技术文件； 2.5 数控加工工艺的特点 在零件的制造生产中，数控车床及其他数控机床都具有以下工艺特点： a、高效率 数控车床是一种典型的高效生产机床，在切削加工过程中工步 的转换、切削用量的转换、刀具的转换、主轴转速的转换等工艺参数的转换都 是自动化的，预先都根据加工工艺的要求编写进了数控加工程序中，只要加工 程序开始自动运行，机床就会迅速地自动完成所要求的加工动作。期间，就节 省了大量的辅助时间和转换时间，而且加工切削参数也可以优化到最大值。数 控自动化加工效率是传统手动加工效率的数倍。数控加工是典型的高效加工手 段。 b、高精度 数控加工的加工精度较高，是因为数控机床本身的几何精度高， 其对移动命令的响应比较灵敏。由于机床的关键运动部件导轨和滑板都采用了 摩擦阻力很小的滚动结构，所以其运动精度非常高。 c、自动化程度高 数控加工的自动化程度非常高，对零件的切削加工全过 程都是由数控系统自动控制、由机床自动来完成的。经济型数控机床的操作工 作的最主要内容是对工件进行装和卸，具备自动装卸工件功能的则 c(柔性制造 单元)，连工件的装卸也不需要人工参与，完全都是自动化的。这就节省了大量 的人力和物力，减轻了工人的劳动强度，降低了生产成本。 d、工序转换机动性和适应性强 在数控机床上的转换，主要是进行刀具的 转换和加工程序的转换，在具有刀库的加工中心上，要对加工工件进行转换， 只要换一下加工程序即可，这对数控机床来说是十分方便的，只要从机床程序 库中调出提前编制好并已经输入进程序存储库中的加工程序，马上就可以令机 床执行新的加工程序了。所以数控机床对加工工件对象的转换非常方便而迅速， 节省了大量的工艺准备时间。数控机床特别适合于单件生产和小批量，辛品种 零件的加工，对生产的适应性、机动性较强 淮安信息职业技术学院 4 第三章 卵形螺纹配合零件加工工艺分析 3.1 零件的结构特点 要选择对某个零件进行数控加工，在一般情况下，不是所有加工内容都适合在数控铣 床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工，这就需要对零件图样进行仔 细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。根据我院数控基地 现有的的设备，故本次毕业设计的所有内容都选择在数控车床上加工。 3.2 零件右图的工艺分析 图 3-1 装配右件 a.工件加工前分析：加工右件时，由于右件比较短，先加工螺纹在进行右侧椭 圆的加工。加工右件，由于右件右侧不好装夹，所以先加工左侧，由于左侧加 工了螺纹，所以在装夹时要用铜垫片。 b.机床选择：选择学院提供的法兰克系统的数控车床。 c.本工序的加工步骤。 (1).用车到车端面，直到端面达到工件要求即可，车左 20mm 到指定尺寸。 (2).精加工圆柱面到规定尺寸，加工时调整好转速和进给速度。 (3).采用螺纹刀车螺纹螺纹，以 34 的圆柱作为定位基准，加工件二左端外 螺纹 m30*2-7g,35 的圆柱、30 的圆柱、椭圆，先粗后精。车断，换边进行 淮安信息职业技术学院 4 加工， (4).换边进行加工，由于螺纹已经加工完成，装夹时需要用铜片进行 3.2.1 切削量的选择 背吃刀量、进给量、切削速度为切削用量三要素。选用值的大小受到切 削力、切削功率、加工表面粗糙度的要求及刀具耐用度诸因素的影响和限制。 因此，合理的切削用量是指在保证加工工件质量和刀具耐用度的前提下，充分 发挥机床、刀具的切削性能，达到提高生产率，降低加工成本的一种切削用量. 常用 yw1 刀具切削不锈钢的切削用量见表 2-7 表 2-7 yw1 切削不锈钢的切削用量 车外圆 切断 v(m/min) f(mm/r) a (mm) v(m/min) f(mm/ r) 工件直径 (mm) 粗加工 精加工 粗 加 工 精加工 工件直径 工件材 料 2 0 2 0 2 0 20 奥氏体 不锈钢 40- 60 60- 110 0.2- 0.8 0.07- 0.3 1- 4 0.2- 0.5 50- 70 70-120 0.08- 0.25 马氏体 不锈钢 50- 70 70- 120 0.2- 0.8 0.07- 0.3 1- 4 0.2- 0.5 60- 80 80-120 0.08- 0.25 沉淀硬 化不锈 钢 25- 40 40- 70 0.2- 0.8 0.07- 0.3 1- 4 0.2- 0.5 30- 50 50-80 0.08- 0.25 本产品的头部外圆加工根据上表我选粗加工切削用量为 1mm,切削速度为 40m/min,精加工切削量为 0.25mm,切削速度为 60m/min. 车削外圆主轴转速的选择 主轴转速通常根据公式 n=1000v/(3.14d)来确定,本工序根据上面的切削速 度代入公式可以计算转速粗加工我选为 900r/min,精加工为 1200r/min. 车螺纹时的主轴转速 不同的数控系统中螺纹时应采用不同的主轴转速范围，大多数经济型数控 淮安信息职业技术学院 4 车床推荐车螺纹时主轴转速 n1200/p-k 式中 p初加工螺纹螺距，mm； k 保险系数，一般为 80。本螺纹螺距为 0.5,代入公式得转速要小于 2300r/min, 所以我选择转速为 1000r/min. 进给速度 粗车时选择进给量 f=0.4mm/r,精车时 f=0.15mm/r，根据公式 v1=fn.代入计算出粗加工进给速度=360mm/min,精加工进给速度=180mm/min。车 螺纹的进给速度等于螺纹导程，即 f=1mm/r。 3.2.2 刀具的选择 数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编 程人员必须掌握刀具选择和切削确定的原则，在编程时充分考虑数控加工的特 点，能够正确选择刀刃具和切削用量。 数控刀具又以下特点：刚性好(尤其粗加工刀具)，精度高，抗振及热变形 小；互换性好，便于快速换刀，寿命高，切削性能稳定，可靠；刀具的尺寸便 于调整，以减少换刀调整时间；刀具应可靠地断屑或卷屑。以便于切削的排除； 系统化，标准化，以便于编程和刀具管理。 表 3-1 数控加工刀具卡片 产品名 称代号 零件 名称 典型 轴 零件图号 序号 刀具 号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注 1 t01 93外圆车刀 1 粗车外轮廓表面 2020 2 t02 60外螺纹刀 1 粗精车外螺纹 2020 3 t03 切槽刀 1 切 4mm 槽、切断 2020 编制 审核 批 准 共 页 第 页 零件的加工质量是保证整台机械产品质量的基础。零件的加工质量的两大 指标：一是零件的加工精度，二是零件表面质量。 加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参 数的符合程度。在机械加工中，误差是不可避免的，但误差必须在允许的范围 内。通过误差分析，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减少加工误 差，提高加工精度。 3.2.3 进给路线 进给路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了 工步的内容，而且也反映出工步的顺序。进给路线也是编程的依据之一。 淮安信息职业技术学院 4 加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考 虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上 都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及 空行程的进给路线。例如： 确定最短的空行程路线 确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要 时辅以一些简单计算。现将实践中的部分设计方法或思路介绍如下。对刀点的 选择原则如下： 1）所选的对刀点应使程序编制简单； 2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置； 3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置； 4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。 数控加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择机床、夹具、刀具及量 具，确定定位夹紧方案、走刀路线、工步顺序、加工余量、工序尺寸及其公差、 切削用量和工时定额等，为编制加工程序做好充分准备。 3.2.4 卵形组合件右件的加工工艺卡 工 厂 数控加工 产品名称 或代号 零件名称 材 料 零件图号 工序卡 1 卵形螺纹配合组件 45 钢 a4 工 序 号 程序编号 夹具名称 设备名称 车 间 1 o0001 三爪自定 心卡盘 fanuc ck6140 数控车床 工 步 号 工 步 内 容 刀具号 主轴转速 (r.min- 1) 进给速度*（mm.r- 1） 背 吃刀量/mm 备注 1 粗车件一 左端面 t01 500 0.2 2 精车件一 左端 800 2 3 粗精车梯 形槽 t02 450 0.05 1 4 粗精加工 外螺纹 t03 400 0.2 0.05 淮安信息职业技术学院 4 5 粗加工件 2 左端轮 廓 t01 500 0.2 2 6 精加工件 2 左端轮 廓 t01 800 0.1 0.25 7 切断 t02 450 0.05 1 粗加工右端内孔 t01 400 0.2 2 精加工右端内孔 t01 600 0.1 2 割槽 t02 450 0.2 0.05 3 粗精加工内螺纹 t03 350 0.2 3.3 零件右图的工艺分析 a.绘制零件右图 cad 标注好尺寸及技术要求后，并进行截图。 淮安信息职业技术学院 4 3.3.1 对零件图进行分析 该零件表面由圆柱、螺纹、孔、椭圆、凹槽等表面组成。在数控车床上需 要进行的工序为：切削外圆、切削件左端凹槽、圆弧、件二的内螺纹、镗孔、 件三的椭圆阶梯轴等。 3.3.2 工序的设计 a.将毛坯装在夹盘上，进行固定。 确定加工余量、工序尺寸及公差、切削用量、工时定额和设备等。 定位基准的选择 2）以 34 为定位基准，加工件一左端的 34 圆柱、槽和内螺纹并切断。 3）以 34 为定位基准，加工件一右端内孔。 4）将加工好的件一、件二配合 设备的选择 根据被加工零件的外形和材料等条件，主要选用数控车床为 kc6140，其系统为 fnauc。 e.加工轨迹的计算和优化 3.3.3 工艺装备的选择 工艺装备选择的合理与否，将直接影响工件的加工精度，生产效率和经 济性。应根据生产类型，具体加工条件，工件结构特点和技术要求等选择工艺 装备。 夹具的选择: 本零件是小批量生产，技术要求不太高，故采用通用夹具即可完成，选 用夹具时要保证夹具的坐标系方向相对固定，要协调零件和机床坐标系的尺寸 关系。 刀具的选择： 在选择刀具方面，通常都有适合将其切削的刀具，刀具的选择不仅影响 机床的加工效率，而且直接影响加工质量，所以要求刀具精度高，刚性好，耐 用度高，而且要求尺寸稳定，安装方便。 根据以上所述和现场加工条件，本零件选用 yt 类硬质合金刀具进行加 工。 淮安信息职业技术学院 4 表 3-1 数控加工刀具卡片 产品名 称代号 零件 名称 典型轴 零件图号 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注 1 t01 93外圆车刀 1 粗车外轮廓表面 2020 2 t02 60外螺纹刀 1 粗精车外螺纹 2020 3 t04 切槽刀 1 切 4mm 槽、切断 2020 4 t05 内孔镗刀 1 镗内孔 2020 5 t02 60外螺纹刀 1 粗精车外螺纹 2020 6 t04 切槽刀 1 切 4mm 槽、切断 2020 编制 审核 批准 共 页 第 页 3 量具的选择： 量具的选择主要根据生产类型和检测的精度来选择，一般选用通用量具，对 于尺寸精度要求较高，检测不方便的选择专用量具，为了在机械加工过程中保 证零件的加工尺寸精度和提高效率的要求，需要恰当合理的选择相应的各种通 用及通用量具。此零件需选用的专用量具右： 椭圆-专用样板 m26x1.5-6g-m26 螺纹塞环规 椭圆弧- 专用样板 其他尺寸选用 0-50mm 外径千分尺，0-150mm 游标卡尺即可。 淮安信息职业技术学院 4 数控车床加工工艺卡 零件图号 01 机床型号 ck61 40 零件名称 卵形螺纹配 合组件 数控车床加工工艺卡 机床编号 01 刀具表 量 具 表 工 具 表 t01 93外圆车刀 1 游标卡尺（0150mm） 1 垫刀片若干 t02 4mm 宽割刀 2 千分尺（2550mm） 2 铜皮 t03 60螺纹刀 3 内径量表（3550mm） 3 计算器（函 数） t04 镗孔车刀 4 螺纹千分尺（25 50） 4 t05 5 5 t06 6 6 切 削 用 量 序号 工艺内容 s/(r/min) f/(mm/r) ap/mm 备 注 1 粗加工件一左端面轮廓 500 0.2 0.2 2 精加工件一左端面轮廓至要求 800 0.1 0.25 3 粗、精加工件一左端梯形槽 450 0.05 4 粗加工件二左端轮廓 500 0.2 5 精加工件二左端轮廓至要求 800 0.1 6 粗、精加工外螺纹至尺寸要求 400 7 切断 450 0.05 8 钻右端内孔 200 0.2 9 粗加工件一左端内轮廓 500 0.2 1.5 10 精加工件一左端内轮廓至要求 800 0.1 0.25 11 切内槽 450 0.05 12 粗、精加工内螺纹尺寸至要求 400 13 粗加工件一件二右端外轮廓 500 0.2 2 14 精加工件一件二右端外轮廓 800 0.1 0.25 淮安信息职业技术学院 4 第四章 程序编制与操作 4.1 编程技巧 手工编程的步骤： a、分析零件图样和工艺要求 确定该零件所采用的机床类型及型号，以及 装夹方式、定位方式、选用的刀具、加工路线，即对刀点、程序起点、走刀路 线 、 切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数。 确定加工过程中是否需要 提供冷却液、是否需要换刀、何时换刀等。 b、根据零件图样几何尺寸，计算零件轮廓数据，或根据零件图样和走刀路 线，计算刀具中心（或刀尖）运行轨迹数据。 c、编写加工程序单 根据已确定的加工方案及数值计算获得的数据，按照 数控系统要求的程序格式和代码格式编写加工程序等。编程者除应了解所用数 控机床及系统的功能、熟悉程序指令外，还应具备与机械加工有关的工艺知识， 才能编制出正确、实用的加工程序。 d、制作控制介质，输入程序信息 控制介质上的程序信息输入到 cnc 系统 程序存储器中。 e、程序检验 反复检验程序，直到程序适应生产。 4.2 数控加工零件的安装与夹具 在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹 紧方案。 1、在选择时应注意以下几点： 1)力求设计、工艺和编程计算的基准统一。 2)尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 3)避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。 2、选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求： 一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定； 二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。 3、除此之外，还要考虑以下几点： 1)当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用 夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。 2)在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3)零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 淮安信息职业技术学院 4 4)夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，其定位、夹紧机构 元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等)。 4.3 夹紧与安装 如果加工的工件及其夹具没有足够的刚性，也会出现自激振动或尺寸偏差， 因此，在考虑夹紧方案时，应注意工件的稳定性。不合理的装夹也有同样的后 果，它会在装夹过程中使刚性不好的工件发生变形。 在考虑夹紧方案时，夹紧力应力求靠近主要支承点上，或在支承点所组成 的三角内，并力求靠近切削部位及刚性好的地方，尽量不要在被加工孔的上方。 同时，考虑各个夹紧部件不要与加工部位和所用刀具发生干涉。 夹具在机床上的安装误差和工件在夹具中的定位、安装误差对加工精度将 产生直接影响。即使在程序零点与工件本身的基准点相符合的场合，也要求工 件对机床坐标轴线上的角度进行准确地调整。如果编程零点不是根据工件本身， 而是按着夹具的基准来测量，则在编制工艺文件时，根据零件的加工精度对装 夹提出特殊要求。夹具中工件定位面的任何磨损以及任何污秽都会引起加工误 差，因此，操作者在装夹工件时一定要将污物擦干净，并按工艺文件上的要求 找正定位面，使其在一定的精度范围内。 夹具必须保证最小的夹紧变形。零件在粗加工时，切削力大，需要夹紧力 大，但又不能把零件夹压变形，因此，必须慎重选择夹具的支承点、定位点和 夹紧点。压板的夹紧点要尽量接近支承点，避免把夹紧力加在零件无支承的区 域。如采用这些措施仍不能控制零件变形，只能将粗、精加工工序分开，或者 粗加工程序仅编制粗加工过程，在粗加工后编一任选停止指令，操作者松开压 板，放松夹具，使零件消除变形后，再继续进行精加工。 4.4 编程操作 表 4-1 机床刀具进给路线 比例 共页 （厂名） 机床刀具进给路线图 1：1 第页 零件图号 零件名称 卵形螺纹配合 组件 程序编号 o0001 o0002 机床型号 ck6140 淮安信息职业技术学院 4 刀号 t01 t04 刀具名称 93外圆车刀 4mm 宽割刀 直径补偿 刀具长度 粗精外轮廓，割槽 零件加工图 备注 编程 审核 日期 表 4-2 第一工序的工序卡片 工 数控加工 产品名称 零件名称 材 料 零件 淮安信息职业技术学院 4 或代号 图号 厂 工 序 卡 1 卵形螺纹配合组件 45 钢 a4 工 序 号 程序编号 夹具名称 设备名称 车 间 1 o0001 三爪自定 心卡盘 fanuc ck6140 数控车床 工 步 号 工 步 内 容 刀具号 主轴转速 (r.min- 1) 进给速度*（mm.r- 1） 背 吃刀量/mm 备注 1 粗车件一 左端面 500 2 精车件一 左端 t01 800 0.2 2 3 粗精车梯 形槽 t02 450 0.05 1 4 粗精加工 外螺纹 t03 400 0.2 0.05 编 制 审核 xxx 批准 xxx 第一 页 表 4-2 第二工序的工序卡片 数控加工 产品名称 或代号 零件名称 材 料 零件图号工 厂 工 序 卡 1 卵形螺纹配合组件 45 钢 a4 工 序 号 程序编号 夹具名称 设备名称 车 间 1 o0002 三爪自定 心卡盘 fanuc ck6140 数控车床 工 步 号 工 步 内 容 刀具号 主轴转速 (r.min- 1) 进给速度*（mm.r- 1） 背 吃刀量/mm 备注 1 粗加工件 2左端轮廓 t01 500 0.2 2 2 精加工件 2左端轮廓 t01 800 0.1 0.25 3 切断 t02 450 0.05 淮安信息职业技术学院 4 编 制 审核 xxx 批准 xxx 第一 页 表 4-3 车内孔、内螺纹进给路线 比例 共 页 （厂名） 机床刀具进给路线图 1：1 第 页 零件图 号 零件名称 卵形螺纹配合 组件 程序编 号 o0003 机床型号 ck6140 刀 号 t02 t03 刀具名 称 60外螺纹刀 内螺纹刀 直径补 偿 刀具长 度 掉头粗精内孔内螺纹 零件加工图 淮安信息职业技术学院 4 备注 淮安信息职业技术学院 4 o0001(件 1 左端) n10 m03 s500 t0101; n20 g00 x52 z2; n30 g71 u2 r2; n40 g71 p50 q130 u0.5 f0.2; n50 g00 x0; n60 g01 z0 f0.05; n70 g03 x36 z-9.282 r30 f0.04; n80 g01 z-14 f0.05; n90 x42 c1; n100 z-19; n110 x48 c1; n120 z-45; n130 g01 x52 f0.2; n140 g00 x150 z150; n150 m05; n160 m00; n170 m03 s800 t0101; n180 g00 x52 z2; n190 g70 p50 q130; n200 g00 x150 z150; n210 m05; n220 m00; n230 m03 s450 t0202 n240 g00 x50 z2; n250 g01 z-30.883 f1; n260 g01 x34 f0.05; n270 g04 x2; n280 g01 x50 f1; n290 z-29.117; n300 g01 x34 f0.05; n310 g04 x2; n320 g01 x50 f1; n330 z-34; n340 g01 x48 f0.05; 零件号 粗车外轮廓 精加工外轮廓 (换 4mm 割刀) 暂停 2 秒 淮安信息职业技术学院 4 n350 x34 z-30.883; n360 x50 f1; n370 z-26; n380 g01 x48 f0.05; n390 x34 z-29.117; n400 x33.98; n410 z-30.883; n420 g01 x50 f1; n430 g00 x150 z150; m05; m30; 主轴停止 主程序结束 数控加工 产品名称 或代号 零件名称 材 料 零件图号工 厂 工 序 卡 1 卵形螺纹配合组件 45 钢 a4 工序 号 程序编号 夹具名称 设备名称 车 间 1 o0003 三爪自定 心卡盘 fanuc ck6140 数控车床 工 步 号 工 步 内 容 刀具号 主轴转速 (r.min- 1) 进给速度 *（mm.r-1） 背 吃刀量 /mm 备注 1 粗加工右端内孔 t01 400 0.2 2 精加工右端内孔 t01 600 0.1 2 割槽 t02 450 0.2 0.05 3 粗精加工内螺纹 t03 350 0.2 编制 审核 xxx 批准 xxx 第一 页 淮安信息职业技术学院 4 表 4-4 第三工序卡卡片 o0002 n10 m03 s500 t0101; n20 g00 x52 z2; n30 g71 u2 r2; n40 g71 p50 q100 u0.5 f0.2; n50 g00 x26.95; n60 g01 z0 f0.05; n70 x29.25 z-1.5; n80 z-17; n90 x35 c1; n100 g01 x52 f0.2; n110 g00 x150 z150; n120 m03 s800 t0101; n130 g00 x52 z2; n140 g70 p50 q100; n150 g00 x150 z150; n160 m05; n170 m00; n180 m03 s400 t0303: n190 g00 x35 z8; n200 g92 x29.15 z-12 f2; n210 x28.55; n220 x28.15; n230 x27.99; n240 m05; n250 m30 加工件 2 左端 车端面 粗车外圆循环 精车外圆 循环切削螺纹 主轴停止 主程序停止 淮安信息职业技术学院 4 o0003 n10 m03 s400 t0101; n20 g00 x20 z2; n30 g71 u1 r1; n40 g71 p50 q120 u-0.5 f0.2; n50 g00 x37; n60 g01 z0 f0.05; n70 x35 z-1; n80 z-10; n90 x31.38; n100 x28.38 z-11.5; n110 z-25; n120 x27; n130 g00 z150; n140 x150; n150 m05; n160 m00; n170 m03 s600 t0101; n180 x20 z2; n190 g70 p50 q120; n200 g00 z150; x150; m05; m00; n210 m03 s400 t0202; n220 g00 x27 z2; (件 1 右端内孔) 粗加工内孔 精加工内孔 返回退刀点 换刀 淮安信息职业技术学院 4 n230 g01 z-25 f0.2; n240 g01 x32.38 f0.05; n250 g04 x2; n260 g01 x27 f0.2; z-24; n270 g01 x32.38 f0.05; n280 g04 x2; n290 g01 x27 f0.2; n300 g00 z150; x150; m05; m00; n310 m03 s350 t0404; n320 g00 x25 z0; n330 g92 x29.18 z-22.5 f2; x29.78; x30.18; x30.34; x30.34; x30.34; n340 g00 z150; x150; m05; m30 换 4mm 割刀 切削内螺纹 主轴停止 主程序结束 淮安信息职业技术学院 4 o0004 n10 g50 m03 s500 t0101; n20 g00 x52 z2; n30 g00 x0; n40 g01 z0 f0.2; n50 #1=40; n60 #2=2*24*sqr11-#1*#1/40/40 n70 g01 x#2 z#1-40; n80 #1= #1-0.1; n90 if#1 ge- 28.316g0 70 60; n100 g01 x34 f0.1; n110 z-77; n120 x48 z-80; n130 x52; n140 g00 x150 z150; m05; m30; (件 1、2 配合加工) 参数化编程 条件语句 主轴停止 程序结束 4.5 操作前注意事项 数控机床操作前的注意事项： a.数控机床加工前要准备好工件毛坯压板，夹具等装夹工具，然后按以下 步骤进行操作： 1)检查油压、气压、开关、电气等系统是否正常，然后打开电源总开关， 启动机床，操作机床的各个坐标轴返回数控机床参考点，以保证数控机床的后 续操作正常无误。 2)检查数控机床各系统的运行情况是否正常。 3)清理工作台面，防止有上次操作加丁后的切削未完全清理于净而划伤机 床或工件，正确装夹工件，并校正工作平面。 4)建立机床坐标系，更换刀具，进行对刀 5)开启切削液，调节喷嘴流量，使之适合本次切削所需。 6)时时监控数控机床的运行状态，防止出现非正常的切削而造成数控机床 或者是工件的损坏 b.开机后应该要注意： 1)检查液冷却风扇是否启动，液压系统是否启动; 2)检查操作面板上各指示灯是否 正常，各按钮、开关是否正常; 淮安信息职业技术学院 4 3)观察显示屏上是否有报警显 示，若有，则应及时处理; 4)观察液压装置的压力，压力表 指示是否在正常的范围内; 5)回转刀架是否可靠夹紧，刀具 是否有损伤。 c. 数控操作时的注意事项 1)检查机器的润滑、液压、气动、切削液以及电源等系统是否正常。 2)数控机床的开机，关机的操作步骤，一定要按照给定的规定操作。 3)数控机床在正常运行时不允许开启电气柜，以防止出现意外。 4)数控机床在正常运行的情况下，禁止按下“急停”或是“复位”按钮， 如果不小心按到或是机床进行空运行后和机床锁定运行后，都要进行手动返回 机床参考点的操作。否则，机床数控系统就会对机床零点失去记忆而造成事故。 5)机床发生故障时，操作者一定要注意保留现场，并向维修人员如实说明 故障发生前后的情况，以便分析问题，查找故障原因。 6)操作人员没有得到相关的批准前，不得随意更改控制系统内生产厂家设 定的参数。 4.6 首件试切中现场问题处理 对于首次加工的零件，总会有这样那样的问题产生。主要遇到的问题有尺 寸达不到标准、表面粗糙度值达不到要求、严重到撞刀等等。 4.7 问题分析 a、问题一：尺寸有偏差 原因分析：首先，有可能是对刀有问题，对刀时可能切的过多，不能保证 零件的尺寸精度。 其次，有可能是编程或程序输入有误，造成机床切削不到位。 然后，还有可能是机床自身的问题。伺服电机和丝杠间是由联轴器连接的， 联轴器的松动直接影响尺寸的稳定。例如：刀补值不准确，补 0.10mm 可能只进 去 0.01mm，也有可能突然进去 0.20mm。那就是因为联轴器不够紧。 解决方案：把握好对刀时的切削量，提高对刀的准度；提高编程员的素质， 编程时要注意检查图纸；检查机床的工作状态。 b、故障现象：表面粗糙 原因分析：刀具磨损比较严重，或是精加工时主轴转动速